DE4400350C2 - Bolzenschweißvorrichtung - Google Patents
BolzenschweißvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bolzenschweißvorrichtung,
bestehend aus einem Bolzenhalter mit Bolzenzuführ- und
-positioniervorrichtung, der an eine Schweißstromquelle
anschließbar ist, und einer Stellvorrichtung mittels
derer der Bolzenhalter zu einem Werkstück hin und von
diesem weg verstellbar ist.
Im Stand der Technik sind derartige
Bolzenschweißvorrichtungen vielfach bekannt. Es handelt
sich dabei regelmäßig um komplette Bolzenschweißgeräte,
die innerhalb eines Gerätegehäuses alle notwendigen
Funktionsteile umfassen, so daß das entsprechende Gerät
relativ schwergewichtig ist, was nicht nur bei der
manuellen Handhabung von Nachteil ist, sondern
insbesondere auch dann als Nachteil angesehen wird, wenn
eine solche Bolzenschweißvorrichtung Bestandteil einer
maschinellen Schweißvorrichtung oder eines
Schweißroboters ist.
Entsprechend der Geräteausbildung muß eine ausreichende
Dimensionierung der Antriebsaggregate und dergleichen
erfolgen, was insgesamt neben den Handhabungsnachteilen
auch zu Kostennachteilen führt.
Aus der DE 35 14 029 C1 ist ein Bolzenschweißgerät
bekannt, welches aus einem Gerätegehäuse und an diesem
Gerätegehäuse gehalterten notwendigen Funktionsteilen
besteht. Eine ebensolche Vorrichtung ist aus der
DE 32 15 453 C1 bekannt. Auch diese Druckschrift zeigt
eine Bolzenschweißvorrichtung mit einem Gerätegehäuse
mit allen notwendigen Funktionsteilen.
Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der
DE 33 40 159 A1 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist
eine Vorrichtung zum Zuführen von länglichen
Befestigungsmitteln zu einem Befestigungsgerät,
beispielsweise Schweißgerät, gezeigt, wobei aber auch
dort nach einer Komplettierung eine solche Vorrichtung
in einem kompletten Gerät eingesetzt werden soll.
Solche kompletten Bolzenschweißgeräte werden als
nachteilig angesehen, weil diese infolge der
geräteseitigen Anordnung und Befestigung aller
Funktionsteile relativ schwergewichtig sind. Dies ist
nicht nur bei der manuellen Handhabung von Nachteil,
sondern ein besonderer Nachteil besteht auch darin, daß
solche Bolzenschweißvorrichtungen als Bestandteil einer
maschinellen Schweißvorrichtung oder eines
Schweißroboters den Mangel haben, daß das gesamte
Schweißgerät jeweils entsprechend bewegt werden muß, so
daß eine ausreichende und entsprechende Dimensionierung
der Antriebsaggregate und weiterer Funktionsteile
vorgenommen werden muß. Dies führt neben
Handhabungsnachteilen auch zu Kostennachteilen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Bolzenschweißvorrichtung gattungsgemäßer Art zu
schaffen, die bei einfacher Handhabung den Einsatz
relativ von relativ gering dimensionierten
Antriebssystemen ermöglicht. Dabei soll die
Schweißvorrichtung in ihrer Handhabung sehr flexibel und
an unterschiedliche Einsatzbedingungen leicht anpaßbar
sein.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, wesentliche
Bestandteile der Schweißvorrichtung gestellfest an
entsprechenden Gehäuse- oder Maschinenteilen anzuordnen,
wobei nur das Sekundärteil samt Bolzenhalter und
Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung verfahrbar
sein muß.
Dies führt nicht nur zu Handhabungsvorteilen, die in
der Gewichtsverminderung der relativ beweglichen Teile
zu sehen sind, sondern diese Gewichtsverminderung führt
auch dazu, daß eine geringere Dimensionierung der Stell
antriebe möglich ist.
Besonders bevorzugt ist dabei, daß das gestellfest ge
halterte Primärteil ein Spulensystem eines elektrischen
Linearantriebes ist und das relativ dazu linear verfahr
bare Sekundärteil eine Linearführungsschiene mit einer
Magnetschiene als Bestandteil des elektrischen Linear
antriebes ist, wobei die Linearführungsschiene samt
Magnetschiene das Spulensystem des Primärteils
durchgreift.
Obwohl als Antriebssysteme auch andere Antriebsmöglich
keiten, wie beispielsweise Pneumatikzylinder, beliebige
Elektromotore, Magnetantriebe oder dergleichen einge
setzt werden könnten, ist der beschriebene Linearantrieb
nach Art eines Linearmotors besonders vorteilhaft, da
er nur wenig verschleißarme Bauteile erfordert und zudem
hohe Genauigkeit bezüglich des Verfahrweges gewährleistet.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß das Verbindungsstück
an dem Ende der Linearführungsschiene befestigt ist,
welches in Verfahrrichtung zum Werkstück hin vorn liegt.
Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß das Bauteil,
welches die Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung
umfaßt, ein von zwei Kanälen durchsetzter Körper ist,
die im Bereich des Bolzenhalters oder kurz vor diesem
in einen gemeinsamen Kanal übergehen, wobei der erste
Kanal an seinem dem Bolzenhalter abgewandten Ende Bolzen
einspeisemittel, insbesondere einen Bolzenzuführungs
schlauch, und der zweite Kanal an dieser Seite die Ein
satzöffnung für den Stößel aufweist.
Dabei ist vornehmlich vorgesehen, daß der erste Kanal
achsparallel zur Verstellrichtung der Vorrichtung ver
läuft und der zweite Kanal mündungsseitig achsparallel
beginnt und dann spitzwinklig in den ersten Kanal ein
mündet, wobei der Stößel aus flexiblem Material besteht,
oder die Kanalausbildung analog umgekehrt ausgebildet
ist, wobei der Stößel aus steifem oder auch flexiblem
Material besteht.
Um eine einfache Einstellung der Vorrichtung auf unter
schiedliche lange Bolzen zu ermöglichen ist zudem vor
gesehen, daß der Stößel in der gestellfesten Halterung
oder dessen gestellfeste Halterung in Richtung des Ver
fahrweges der Vorrichtung verstellbar ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die Verfahrge
schwindigkeit, der Verfahrweg und/oder Verfahrzyklen
durch eine Steuerung, insbesondere automatische Programm
steuerung, des Stellantriebes der Stellvorrichtung be
stimmbar ist.
Desweiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, daß die Stell
vorrichtung mit einem Wegmeßsystem gekoppelt ist.
Die Bolzenschweißvorrichtung besteht nur aus wenigen
Teilen, wobei die Bolzenführungs- und -positionierein
richtung mit Ausnahme des Stößels sowie beispielsweise
ein Schlauchanschluß für das Zuführen vom Bolzen und
der Bolzenhalter in Form einer Bolzenspannzange mit dem
relativ verstellbaren Sekundärteil eine Einheit bilden.
Der Funktionsablauf ist wie folgt.
In der vom Werkstück zurückgefahrenen Grundstellung ragt
der Stößel durch den entsprechenden Kanal bis in den
Bolzenhalter und drückt den dort befindlichen Bolzen
in den entsprechenden Bolzenhalter. Beim Schweißhub bewegt
sich nur die oben beschriebene Funktionseinheit. Während
dieser Bewegung wird der nächste Bolzen zugeführt. Der
gestellfeste gehalterte Stößel bewegt sich nicht mit
der verfahrbaren Vorrichtung, so daß der Einführkanal
für den Bolzen freigegeben ist. Bei der nächsten Rück
fahrbewegung taucht der Stößel wieder in den Schweißkopf
ein und drückt den Bolzen durch den Bolzenhalter. Die
Stellvorrichtung hat Antriebs- und Führungsfunktionen
Sie erzeugt den zum Schweißen nötigen Bewegungsablauf
zum Werkstück hin. Beim Schweißen nach dem Kondensator
verfahren mit Spitzenzündung wird der Schweißbolzen mit
einer einstellbaren Eintauchgeschwindigkeit in Richtung
zum Werkstück hin beschleunigt. Beim Schweißen nach dem
Hub-Zündungsverfahren wird der Bolzen auf das Werkstück
hin bewegt, dann der Bolzen kurz abgehoben und nachfolgend
erfolgt das Eintauchen in das Schmelzbad. Der Rückhub
der Antriebs- und Führungseinheit (Stellvorrichtung)
ist variabel, so daß die Vorrichtung auf unterschiedliche
Bolzenlängen eingestellt werden kann. Ein mechanisches
Umrüsten kann damit entfallen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich
nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform in unterschiedlichen
Betriebsstellungen;
Fig. 2 eine Variante in gleicher Darstellung.
Die Bolzenschweißvorrichtung besteht im wesentlichen
aus einem Bolzenhalter 1 mit Bolzenzuführ- und
-positioniereinrichtung 2, wobei der Bolzenhalter an eine
nicht dargestellte Schweißstromquelle anschließbar ist
sowie einer Stellvorrichtung 3, mittels derer der Bolzen
halter 1 zu einem Werkstück 4 hin und von diesem weg
verstellbar ist.
Die Stellvorrichtung 3 besteht aus einem gestellfest
gehalterten Primärteil 5 und einem relativ dazu linear
verstellbaren Sekundärteil 6. Das Sekundärteil 6 ist
über ein elektrisch nicht leitendes Verbindungsstück
7 mit einem Bauteil 8 verbunden, welches die Bolzenzu
führ- und -positioniervorrichtung 2 und den Bolzen
halter 1 samt elektrisch leitendem Anschlußteil 9 zum
Anschluß der Schweißstromquelle umfaßt, wie in Fig.
2 dargestellt ist, oder aber das Bauteil 7 ist lediglich
mit dem elektrisch leitenden Anschlußteil 9 verbunden,
welches wiederum mit dem Bauteil 8 verbunden ist, wie
in Fig. 1 gezeigt. Der Bolzenhalter 1 ist dabei an
der Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung 2, also
dem Bauteil 8, befestigt.
Ferner ist ein mit der Bolzenzuführ- und -positioniervor
richtung 2 zusammenwirkender Stößel 10 bei 11 gestellfest
gehaltert und derart im Stellweg der Vorrichtung und
des Bolzenhalters 1 angeordnet, daß ein in der Vorrichtung
2 befindlicher Bolzen 12 bei in vom Werkstück 4 weg ver
fahrener Vorrichtung 2 in den Bolzenhalter lagerichtig
eingeschoben wird und bei zum Werkstück 4 hin in Schweiß
position verfahrener Vorrichtung 2 der Stößel 10 voll
ständig oder nahezu vollständig außer Eingriff mit der
Vorrichtung 2 ist.
In dieser Position kann ein weiterer Schweißbolzen 12
in die Vorrichtung eingespeist werden.
Das gestellfest gehalterte Primärteil 5 kann beispiels
weise das Spulensystem eines elektrischen Linearmotors
sein, während das relativ dazu linear verfahrbare Sekun
därteil 6 eine Linearführungsschiene mit einer Magnet
schiene als Bestandteil des elektrischen Linearantriebes
sein kann. Die Linearführungsschiene (6) samt
Magnetschiene durchgreift das Spulensystem des Primär
teiles 5 und ist dort angetrieben und geführt. Das Ver
bindungsstück 7 ist vorzugsweise an dem Ende, der die
Linearführungsschiene (6) befestigt, welches in Verfahr
richtung zum Werkstück 4 hin vornliegt. Das Bauteil 8,
welches die Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung
umfaßt, ist ein von zwei Kanälen 13, 14 durchsetzter
Körper, wobei die Kanäle 13, 14 im Anschlußbereich des
Bolzenhalters 1 in einen gemeinsamen Kanal übergehen,
der koaxial zum Aufnahmekanal des Bolzenhalters 1 aus
gerichtet ist. Der erste Kanal 13 weist an seinem dem
Bolzenhalter abgewandten Ende Bolzeneinspeisemittel,
beispielsweise einen Bolzenzuführungsschlauch auf,
während der zweite Kanal 14 an dieser Seite eine Ein
satzöffnung für das freie Ende des Stößels 10 aufweist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 verläuft der erste
Kanal 13 achsparallel zur Verstellrichtung und koaxial
zum Aufnahmekanal des Bolzenhalters 1, während der zweite
Kanal 14 mündungsseitig achsparallel dazu beginnt und
dann spitzwinklig in den ersten Kanal 13 einmündet. Bei
dieser Ausführungsform muß der Stößel 10 aus flexiblem
Material bestehen, damit er der Form des Kanales 14 bis
in den Bolzenhalter 1 folgen kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Ausbildung
der Kanäle 13, 14 analog umgekehrt, wobei dann der Stößel
10 auch aus steifem Material bestehen kann, da er ledig
lich koaxial in die koaxialen Kanäle 14 und den Aufnahme
kanal des Bolzenhalters 1 einzuschieben ist.
Vornehmlich ist die gestellfeste Halterung 11 des Stößels
10 in Richtung des Verfahrweges der Vorrichtung verstell
bar ausgebildet, um die Stößellänge auf unterschiedliche
Bolzenlängen anpassen zu können.
Die Verfahrgeschwindigkeit, der Verfahrweg und/oder Ver
fahrzyklen der Vorrichtung können durch eine Steuerung,
beispielsweise einer automatischen Programmsteuerung des
Stellantriebes der Stellvorrichtung 3 eingestellt
werden. Zusätzlich kann die Stellvorrichtung 3 mit einem
Wegmeßsystem gekoppelt werden, um exakt reproduzierbare
Wege der Schweißvorrichtung zu erzeugen und zu erfassen.
In den Zeichnungsfiguren ist die Schweißvorrichtung in
unterschiedlichen Betriebslagen gezeigt, wobei in den
Zeichnungsfiguren links die Grundstellung, in der nach
rechts folgenden Zeichnung die Schweiß- und
Bolzenladestellung, in der dann nach rechts folgenden
Darstellung der Rückhub und in der ganz rechts
befindlichen Ansicht wiederum die Grundstellung gezeigt
ist.
Claims (8)
1. Bolzenschweißvorrichtung, bestehend aus einem
Bolzenhalter mit Bolzenzuführ- und
Positioniervorrichtung (2), der an eine
Schweißstromquelle anschließbar ist, und einer
Stellvorrichtung (3), mittels derer der Bolzenhalter
(1) zu einem Werkstück (4) hin und von diesem weg
verstellbar ist, wobei die Stellvorrichtung (3) aus
einem gestellfest gehalterten Primärteil (5) und einem
relativ dazu linear verstellbaren Sekundärteil (6)
besteht, wobei das Sekundärteil (6) über ein
elektrisch nicht leitendes Verbindungsstück (7) mit
einem Bauteil (8) verbunden ist, welches die
Bolzenzuführ- und Positioniervorrichtung (2) und/oder
den Bolzenhalter (1) samt elektrisch leitendem
Anschlußteil (9) zum Anschluß der Schweißstromquelle
umfaßt, wobei der Bolzenhalter (1) an der
Bolzenzuführ- und Positioniervorrichtung (2) befestigt
ist, wobei ein mit der Bolzenzuführ- und
Positioniervorrichtung (2) zusammenwirkender Stößel
(10) gestellfest derart im Stellweg der Vorrichtung
(2) und des Bolzenhalters (1) angeordnet ist, daß ein
in der Vorrichtung befindlicher Bolzen (12) durch den
Stößel (10) bei in vom Werkstück (4) weg verfahrener
Vorrichtung (2) in den Bolzenhalter (1) lagerichtig
eingeschoben ist und bei zum Werkstück (4) hin in
Schweißposition verfahrener Vorrichtung (2) der Stößel
(10) vollständig oder nahezu vollständig außer
Eingriff mit der Vorrichtung (2) ist und ein weiterer
Schweißbolzen (12) in die Vorrichtung (2) einspeisbar
ist.
2. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das gestellfest gehalterte
Primärteil (5) ein Spulensystem eines elektrischen
Linearantriebes ist und das relativ dazu linear
verfahrbare Sekundärteil (6) eine Linearführungs
schiene mit einer Magnetschiene als Bestandteil
des elektrischen Linearantriebes ist, wobei die
Linearführungsschiene samt Magnetschiene das Spulen
system des Primärteiles (5) durchgreift.
3. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück
(7) an dem Ende der Linearführungsschiene befestigt
ist, welches in Verfahrrichtung zum Werkstück (4)
hin vorn liegt.
4. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil
(8), welches die Bolzenzuführ- und -positionier
vorrichtung (2) umfaßt, ein von zwei Kanälen (13,
14) durchsetzter Körper ist, die im Bereich des
Bolzenhalters (1) oder kurz vor diesem in einen
gemeinsamen Kanal übergehen, wobei der erste Kanal
(13) an seinem dem Bolzenhalter (1) abgewandten
Ende Bolzeneinspeisemittel, insbesondere einen
Bolzenzuführungsschlauch, und der zweite Kanal (14)
an dieser Seite die Einsatzöffnung für den Stößel
(10) aufweist.
5. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Kanal (13) achsparallel zur Verstellrichtung der
Vorrichtung (2) verläuft und der zweite Kanal
(14) mündungsseitig achsparallel beginnt und dann
spitzwinklig in den ersten Kanal (13) einmündet,
wobei der Stößel (10) aus flexiblem Material be
steht, oder die Kanalausbildung analog umgekehrt
ausgebildet ist, wobei der Stößel (10) aus steifem
oder auch flexiblem Material besteht.
6. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (10)
in der gestellfesten Halterung (11) oder dessen
gestellfeste Halterung (11) in Richtung des Verfahr
weges der Vorrichtung (2) verstellbar ausgebildet
ist.
7. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrge
schwindigkeit, der Verfahrweg und/oder Verfahrzyklen
durch eine Steuerung, insbesondere automatische
Programmsteuerung, des Stellantriebes der Stell
vorrichtung (3) bestimmbar ist.
8. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvor
richtung (3) mit einem Wegmeßsystem gekoppelt ist.
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